Projecten - dr. KJ (Karen) Kloth

Wat gebeurt er in het floeem? (VENI & PSG Strategic fund)

Het floeem is een superinteressant en bijzonder weefsel. De zeefvaten zijn de 'bloedvaten' van de plant die het suikersap transporteren. Deze cellen zijn als legosteentjes aan elkaar geschakeld in de vorm van een buis. Tussen iedere cel zit een zeefplaat waar het sap doorheen wordt gestuwd. De druk in zo'n zeefvat kan wel oplopen tot 10 bar, meer dan er in je fietsband zit! Zodra een bladluis zo'n zeefvat aanprikt gebeurt er de druk valt weg, er is een grote influx van ionen, en er komen plots vreemde moleculen van de bladluis in het vat. De reactie van de plant op zo'n aanval is cruciaal om zich te kunnen beschermen. Niet alleen tegen bladluizen, maar ook tegen virussen die de zeefvaten gebruiken om zich systemisch te verspreiden en andere delen van de plant te infecteren. Uit ons onderzoek blijken er parallelen te bestaan tussen hoe planten hun floeem beschermen tegen bladluizen en tegen virussen. Wij proberen in dit onderzoek te identificeren welke eiwitten een sleutelrol spelen bij deze bescherming. In dit project werken we nauw samen met het Lab. voor Virologie (WUR). Karen Kloth.

Bodemmicroben voor resistentie tegen insectenvraat (MiCRop Zwaartekracht programma)

In en rondom het wortelstelsel van planten leeft een grote diversiteit aan microben die nauw samenwerkt met de plant. Recente inzichten laten zien dat deze ondergrondse bacterien, schimmels en andere micro-organismen de immuunreacties van planten tegen bovengrondse, herbivore insecten kunnen versterken. In dit programma onderzoeken we hoe we deze rijke biodiversiteit aan microorganismen kunnen inzetten om onze voedselproductie te verduurzamen. Ons project richt zich op de koolplantenfamilie (Brassicaceae) en hoe deze planten tijdens herbivorie hun microbiotische gemeenschap aanpassen. We willen hierbij identificeren welke bacterien en schimmels worden aangetrokken door de plant tijdens een insectenplaag en of zij de plant helpen om zich beter te beschermen tegen rupsen en bladluizen. Met deze kennis kunnen we nuttige micro-organismen ontdekken en begrijpen welke eigenschappen in planten belangrijk zijn voor deze microbiologische samenwerking. Dit project is onderdeel van het MiCRop Zwaartekracht progamma, waar we samenwerken met vijf verschillende instituten in Nederland aan de interactie tussen bodemmicroben van verschillende plantenfamilies tijdens verschillende biotische en abiotische omstandigheden (https://www.microp.org/). Ons doel is om samen met industriele partners nieuwe en duurzame mogelijkheden te verkennen om beter om te gaan met problemen die door klimaatverandering steeds vaker voorkomen in onze landbouwsystemen, zoals insectenplagen, pathogenen, droogte en fosfaatstress. Hans Smid.

Celspecifieke verdediging tegen bladluizen (VIDI)

Bladluizen zijn een enorm probleem voor paprika en andere gewassen. Dit komt grotendeels door de combinatie van een zeer efficiënte, aseksuele voortplantingsstrategie waardoor bladluispopulaties exponentieel toenemen in monoculturen, de schade die bladluisoverdraagbare virussen toebrengen en de snelle adaptatie van bladluizen tegen insecticiden. In dit project gaan we op zoek naar alternatieven voor insecticiden. Hiervoor onderzoeken we plantverdedigingsmechanismen en leveren we een bijdrage aan genetische merkers om gewassen zo te veredelen, dat ze sterkere en meer gevarieerde natuurlijke resistenties dragen, en leveren we meer inzicht in microbiële additieven voor het groeisubstraat van gewassen. De interactie tussen bladluizen en planten is zeer subtiel. Bladluizen gebruiken hun prikkende monddelen om voorzichtig tussen cellen te prikken en via hun spuug wondresponsen in de plant te onderdrukken (zie //youtu.be/HEogJTdk9KY?si=QMgaStlYzr6s2uDG). Uiteindelijk proberen ze op deze manier ‘stiekem’ het floeemsap van de plant te bereiken, welke een suikerrijke voedingsbron is. Toch veroorzaken ze wel degelijk een verdedigingsrespons in de plant. Wij gaan op zoek welke cel-specifieke verdedigingsmechanismen er plaatsvinden langs het traject waar de bladluis prikt. Vervolgens gaan we bekijken hoe we deze verdediging nog beter kunnen activeren met behulp van transcriptiefactoren of via de toediening van nuttige microben in het groeisubstraat van de plant. Ons studiesysteem bestaat uit de groene perzikluis (Myzus persicae), Arabidopsis (een modelplant waarvoor we veel genetische onderzoeksmogelijkheden hebben) en wilde soortgenoten van paprika (foto: Hans Smid, //bugsinspace.nl/).